ABSTRACT For sustainable groundwater management the rate of groundwater recharge and specific yield are both of the most important elements in the analysis and management of groundwater resources, and, sometimes, estimation of these parameters remains a challenge. This research presents a combining approach of the water-table fluctuation method (WTF) with an aquifer test to estimate both and quantify their uncertainty. The methodology requires at least three wells: two instrumented observation wells with a level sensor for long-term monitoring and a pump well located nearby for aquifer testing. The test interpretation was supported by the Aqtsolv Demo software obtaining the best fit with the method proposed by Tartakovsky-Neuman, with a specific yield varying, in 2σ, between 9.4% and 10.6%. Recharge was estimated with WTF, and the uncertainty in recharge is obtained by propagating the uncertainties about the specific yield (Bayesian inference) and the groundwater recession dynamics to the WTF. The uncertainty about recharge stems from uncertainty about the specific yield. The approach was applied on the campus of the Federal University of Pará, Belém, Brazil. Recharge was estimated at 1078.9 mm, from 03/sep/2020 to 30/sep/2021, with an associated uncertainty of 129.5 mm in 2σ, which equates to a range between 33.9 and 39.8% in terms of precipitation. Through the use of cost-effective instrumentation and interpretation methodology, replication of that approach can be encouraged to provide reliable estimates of recharge and specific yield in a site specific. Such condition can be useful to reduce the predictive uncertainty of groundwater management.

RESUMO Para a gestão sustentável das águas subterrâneas, a recarga das águas subterrâneas e o rendimento específico são parâmetros importantes na análise e gestão dos recursos hídricos subterrâneos, e, por vezes, a estimativa destes parâmetros continua a ser um desafio. No presente trabalho, apresenta-se uma combinação de um teste de aquífero com a aplicação do método da variação dos níveis da água (da sigla em inglês WTF) para estimar esses parâmetros e quantificar sua incerteza. A abordagem requer, ao menos, três poços: dois poços de observação instrumentados com sensor de nível para monitoramento de longo prazo e um poço de bombeamento, localizado nas proximidades, para o teste do aquífero. A interpretação do teste foi apoiada pelo software Aqtsolv Demo, obtendo o melhor ajuste com o método proposto por Tartakovsky-Neuman, com um rendimento específico variando em 2σ, entre 9,4 e 10,6%. A recarga da água subterrânea foi estimada pelo método WTF. A incerteza na recarga das águas subterrâneas é obtida pela propagação das incertezas sobre o rendimento específico (inferência bayesiana) e a dinâmica de recessão das águas subterrâneas para o WTF. A maior parte da incerteza sobre a recarga das águas subterrâneas está associada ao rendimento específico. A abordagem foi aplicada no campus da Universidade Federal do Pará, Belém-PA, Brasil. A recarga da água subterrânea foi estimada em 1.078,9 mm, entre 03/set/2020 e 30/set/2021, com uma incerteza associada de 129,5 mm em 2σ, o que equivale a faixa entre 33,9 e 39,8% em relação a precipitação. Pelo uso de instrumentação de custo reduzido e métodos consagrados de interpretação, a replicação de tal abordagem conjunta pode ser encorajada para fornecer estimativas confiáveis de rendimento específico e recarga de água subterrânea em uma região de interesse. Tal condição pode ser útil para reduzir a incerteza preditiva na gestão das águas subterrâneas.

ABSTRACT: Active learning is all pedagogical alternatives that place the focus of learning on the students. With the mediation of competent teachers, the students learn by discovery, by investigation, and by problems. Such methodologies commonly promote more content retention and comprehension once the students are engaged in activities, whether through research, group collaborations, discussion, and problem-solving. This work aimed to verify the temporal evolution of active learning methods in higher education Engineering courses, based on a systematic mapping of the literature. We observed which are the main researchers in this field, their geographic location, and which methodologies are preferred in the context of these courses. From the results, we observe a growth in scientific publications on active learning methodologies and Engineering Education, especially in the last five years of the period analysed (between 2015 and 2020). We also see research in this field on all continents, with a predominance of studies led by American and European researchers. In the mapped studies, the inverted classroom and problem-based learning were the most identified methodologies. It indicates a concern of teachers in this area to promote activities with high involvement, which allow the development of personal and professional skills and competencies, even during their training period.

RESUMEN: Las metodologías activas pueden entenderse como alternativas pedagógicas que ponen el foco del aprendizaje en los alumnos. Con la mediación de profesores competentes, los alumnos aprenden a partir del descubrimiento, la investigación y los problemas. Estas metodologías suelen promover una mayor retención y comprensión de los contenidos enseñados, ya que el alumno participa en actividades, ya sea a través de la investigación, la colaboración en grupo, el debate y la resolución de problemas. Este trabajo tuvo como objetivo verificar la evolución temporal del uso de las metodologías activas en el contexto de los cursos de educación superior en Ingeniería, a partir de un mapeo sistemático de la literatura. A partir de un protocolo de investigación establecido, se buscó verificar cuáles son los principales investigadores en esta área, su ubicación geográfica y cuáles son las metodologías preferidas en el contexto de estos cursos. A partir de los resultados, se pudo observar que el crecimiento en el número de publicaciones científicas sobre metodologías activas en el contexto de la Enseñanza de la Ingeniería, especialmente en los últimos cinco años del período analizado (entre 2015 y 2020). Se puede observar la realización de investigaciones en este contexto en todos los continentes, con un predominio de estudios dirigidos por investigadores americanos y europeos. En los estudios mapeados, el aula invertida y el aprendizaje basado en problemas fueron las metodologías más identificadas. Esto indica una mayor preocupación entre los profesores de la zona por promover actividades con alta implicación que permitan el desarrollo de habilidades y competencias personales y profesionales durante el periodo de formación.

RESUMO: As metodologias ativas podem ser entendidas como alternativas pedagógicas que colocam o foco do aprendizado nos estudantes. Com mediação de docentes competentes, os alunos aprendem a partir da descoberta, da investigação e por problemas. Tais metodologias comumente promovem uma maior retenção e compreensão de contéudos ensinados, uma vez que o aprendiz se encontra engajado nas atividades, seja por meio de pesquisa, colaborações em grupo, discussão e resolução de problemas. Este trabalho teve como objetivo verificar a evolução temporal do uso de metodologias ativas, no contexto dos cursos superiores de Engenharia, a partir de um mapeamento sistemático da literatura. A partir de um protocolo de pesquisa estabelecido, buscou-se verificar quais os principais pesquisadores desta área, sua localização geográfica e quais as metodologias preferidas no contexto destes cursos. A partir dos resultados, foi possível observar que o crescimento do número de publicações científicas sobre metodologias ativas no contexto da Educação em Engenharia, em especial nos últimos cinco anos do período analisado (entre 2015 e 2020). Pode-se notar a realização de pesquisas neste contexto em todos os continentes, com predomínio de estudos liderados por pesquisadores americanos e europeus. Nos estudos mapeados, a sala de aula invertida e a aprendizagem baseada em problemas foram as metodologias mais identificadas. Isso indica uma maior preocupação dos professores da área em promover atividades com elevado envolvimento, que permitam o desenvolvimento de habilidades e competências pessoais e profissionais, ainda no período de formação.

Active learning is all pedagogical alternatives that place the focus of learning on the students. With the mediation of competent teachers, the students learn by discovery, by investigation, and by problems. Such methodologies commonly promote more content retention and comprehension once the students are engaged in activities, whether through research, group collaborations, discussion, and problem solving. This work aimed to verify the temporal evolution of active learning methods in higher education Engineering courses, based on a systematic mapping of the literature. We observed which are the main researchers in this field, their geographic location and which methodologies are preferred in the context of these courses. From the results, we observe a growth of scientific publications on active learning methodologies and Engineering Education, especially in the last five years of the period analysed (between 2015 and 2020). We also see researchs on this field in all continents, with a predominance of studies led by American and European researchers. In the mapped studies, the inverted classroom and problem-based learning were the most identified methodologies. It demonstrates a concern of teachers in this area to promote activities with high involvement, which allow the development of personal and professional skills and competencies, even during their training period.

Las metodologías activas pueden entenderse como alternativas pedagógicas que ponen el foco del aprendizaje en los alumnos. Con la mediación de profesores competentes, los alumnos aprenden a partir del descubrimiento, la investigación y los problemas. Estas metodologías suelen promover una mayor retención y comprensión de los contenidos enseñados, ya que el alumno participa en actividades, ya sea a través de la investigación, la colaboración en grupo, el debate y la resolución de problemas. Este trabajo tuvo como objetivo verificar la evolución temporal del uso de las metodologías activas en el contexto de los cursos de educación superior en Ingeniería, a partir de un mapeo sistemático de la literatura. A partir de un protocolo de investigación debidamente definido, se buscó verificar cuáles son los principales investigadores en esta área, su ubicación geográfica y cuáles son las metodologías preferidas en el contexto de estos cursos. A partir de los resultados, se pudo observar que el crecimiento en el número de publicaciones científicas sobre metodologías activas en el contexto de la Enseñanza de la Ingeniería, especialmente en los últimos cinco años del período analizado (entre 2015 y 2020). Se puede observar la realización de investigaciones en este contexto en todos los continentes, con un predominio de estudios dirigidos por investigadores americanos y europeos. En los estudios mapeados, el flipped classroom y el aprendizaje basado en problemas fueron las metodologías más identificadas. Esto demuestra una mayor preocupación entre los profesores de la zona por promover actividades con alta implicación que permitan el desarrollo de habilidades y competencias personales y profesionales durante el periodo de formación.

As metodologias ativas podem ser entendidas como alternativas pedagógicas que colocam o foco do aprendizado nos estudantes. Com mediação de docentes competentes, os alunos aprendem a partir da descoberta, da investigação e por problemas. Tais metodologias comumente promovem uma maior retenção e compreensão de contéudos ensinados, uma vez que o aprendiz se encontra engajado nas atividades, seja por meio de pesquisa, colaborações em grupo, discussão e resolução de problemas. Este trabalho teve como objetivo verificar a evolução temporal do uso de metodologias ativas, no contexto dos cursos superiores de Engenharia, a partir de um mapeamento sistemático da literatura. A partir de um protocolo de pesquisa devidamente definido, buscou-se verificar quais os principais pesquisadores desta área, sua localização geográfica e quais as metodologias preferidas no contexto destes cursos. A partir dos resultados, foi possível observar que o crescimento do número de publicações científicas sobre metodologias ativas no contexto da Educação em Engenharia, em especial nos últimos cinco anos do período analisado (entre 2015 e 2020). Pode-se notar a realização de pesquisas neste contexto em todos os continentes, com predomínio de estudos liderados por pesquisadores americanos e europeus. Nos estudos mapeados, a sala de aula invertida e a aprendizagem baseada em problemas foram as metodologias mais identificadas. Isso demostra uma maior preocupação dos professores da área em promover atividades com elevado envolvimento, que permitam o desenvolvimento de habilidades e competências pessoais e profissionais, ainda no período de formação.

RESUMO Este trabalho visa apresentar como o monitoramento contínuo e sistemático de bacias representativas e experimentais pode contribuir para formação de profissionais e pesquisadores qualificados em recursos hídricos, a partir de um estudo de caso da Bacia do Ribeirão da Onça (BRO). Por meio de um levantamento histórico da rede de monitoramento e dos trabalhos desenvolvidos na área, buscou-se identificar as pessoas e mapear sua localização geográfica e profissional, a fim de analisar o impacto e a importância desta área para a comunidade de recursos hídricos. Foi possível quantificar 90 trabalhos científicos já desenvolvidos na BRO, que permitiram a formação de 22 mestres e 4 doutores, além de envolver outros 33 colaboradores externos. Considerando os profissionais formados, observa-se que 85% deles seguem exercendo funções relacionadas aos recursos hídricos, em instituições públicas e privadas, espalhadas pelo Brasil e no exterior. Destaca-se ainda a importância do suporte financeiro de agências de fomento e outros órgãos de pesquisa, tanto para a expansão da rede de monitoramento quanto para o apoio aos alunos de pós-graduação. Acredita-se que o envolvimento de programas de pós-graduação da área de recursos hídricos pode ser uma forma de aumentar o número de bacias experimentais e representativas monitoradas no Brasil.

ABSTRACT This study aims to present how continuous and systematic monitoring in representative and experimental watersheds can help form high-level professionals and researchers in water resources, based on a case study of the Onça Creek Watershed (OCW). Through a historical survey of the monitoring network and the scientific studies carried out in the area, we identified people and map their geographical and professional location, to analyze the impact and importance of this area for the water resources community. We identified 90 scientific studies already developed at the OCW, which resulted in 22 masters and 4 Ph.D. students formed, involving another 33 external collaborators. We observed that 85% of the trained professionals continue to exercise functions related to water resources, in public and private institutions, throughout Brazil and abroad. We highlight the importance of financial support from research and development agencies, both for the monitoring network expansion and the training students' scholarships. We believe that the involvement of water resources graduate programs can be a way to increase the number of experimental and representative watersheds monitored in Brazil.

RESUMO O uso da temperatura como traçador natural em hidrologia é observado desde a década de 1960. Nos últimos anos, foi possível observar um resgate do uso desta propriedade física na investigação do ciclo da água. As principais razões são a redução de custos na medição de temperatura e o desenvolvimento da medição de temperatura distribuída. A partir deste contexto, este trabalho apresenta um estudo da interação rio-aquífero, na Bacia do Ribeirão da Onça (afloramento do Sistema Aquífero Guarani), a partir do uso de dados de vazão do curso principal e utilizando a temperatura como traçador natural. Duas calhas Parshall foram instaladas a uma distância de 1,2 km entre si, de forma a quantificar a vazão do curso principal e determinar a contribuição de água subterrânea. Um cabo de fibra ótica foi empregado para identificar regiões de contribuição da água subterrânea ao curso superficial, assim como uma sonda de temperatura, com termistores, foi utilizada para medir o gradiente de temperatura vertical e estimar as taxas de troca entre estes meios. Os resultados indicam uma diferença de vazão de ~250 m3.h-1 entre as calhas, o que pode ser interpretado como contribuição do fluxo de base ao rio. O sistema de medição distribuído de temperatura (DTS) permitiu a identificação de regiões de contribuição de água subterrânea, em virtude da diferença de temperatura entre água subterrânea e superficial. Taxas de descarga de 200 a 300 mm.dia-1 foram obtidas a partir das medições pontuais de temperatura, que concordam com os valores obtidos a partir da medição de vazão. O trabalho demonstra que a temperatura pode ser utilizada como um traçador natural, mesmo em áreas tropicais, em que a temperatura da água subterrânea é superior à da água superficial, especialmente nos períodos de inverno.

ABSTRACT The use of temperature as a natural tracer in hydrology is noticed since the 1960s. In recent years, there has been a revival of the use of this physical property in the investigation of water cycle. The main reasons are the cost reduction of temperature measurements and the development of distributed temperature sensing. Here, we present a study of the groundwater-surface water interaction in the Onça Creek Watershed (Guarani Aquifer System outcrop) using stream discharge data and temperature as a natural tracer. Two Parshall flumes were installed 1.2 km apart to quantify stream discharge and determine groundwater contribution. We used an optic fiber cable to identify interaction locations and a probe with thermistors to measure the vertical temperature gradient and estimate flux rates. The results show a discharge difference of ~250 m3.h-1 between both flumes, which we interpret as baseflow contribution. The distributed temperature sensing allowed the identification of regions with gaining behavior. Discharge rates between 200 and 300 mm.day-1 were determined from vertical temperature measurements, which agrees with the streamflow data. The study demonstrated that temperature is attractive as natural tracer in tropical conditions, where the groundwater temperature is higher than the surface water temperature, especially during the winter.

RESUMO O Sistema Aquífero Guarani (SAG) compreende um dos mais importantes aquíferos do mundo, tanto pela grande reserva quanto pela qualidade de suas águas subterrâneas. Entretanto, nem todas as regiões, nas quais o SAG é utilizado no abastecimento público, possuem estudos a respeito do quimismo de suas águas e de sua associação com a geologia. Este trabalho apresenta a caracterização hidrogeoquímica das águas subterrâneas do SAG utilizadas no abastecimento público em São Carlos, São Paulo, região nordeste do SAG, por meio de amostras provenientes de 27 poços tubulares profundos. A captação de água subterrânea é proveniente principalmente do SAG. Entretanto, também é possível verificar a presença das formações Botucatu, Piramboia, Serra Geral, Itaqueri, Adamantina e sedimentos cenozoicos. Apesar de pouco mineralizadas, verifica-se variabilidade iônica na composição das águas subterrâneas, evidenciada na distribuição espacial da condutividade elétrica na área de estudo. Os resultados hidroquímicos apontam para a existência de quatro fácies hidroquímicas: bicarbonatadas mistas, bicarbonatadas cálcicas, bicarbonatadas sódicas e sódica fluoretada, em ordem decrescente de representatividade. A heterogeneidade geológica interfere na concentração de íons na água, por meio da dissolução mineral, e possibilita a mistura das águas subterrâneas. A análise de componentes principais constatou que 62,7% da variabilidade total do conjunto amostral é explicada, principalmente, por dois fatores. O primeiro grupo de variáveis representa 38,7% da variabilidade, atribuída principalmente aos íons provenientes da dissolução de minerais (HCO3−, Ca2+, Na+, Mg2+) e aos parâmetros relacionados a esse processo (pH e condutividade elétrica). O segundo revelou 24% da variabilidade total, que pode estar associado a origens antrópicas, como a presença dos íons Cl−, N-NO3−, SO42-, F− e K+.

ABSTRACT The Guarani Aquifer System (GAS) comprises one of the most important aquifers in the world due to its large water reserve and its groundwater quality. However, some regions that comprise the GAS groundwater for human supply are not thoroughly characterized on water chemistry and its relation with the local geology. This work presents the hydrogeochemical characterization of groundwater from the northeast region of the GAS used for human public supply in São Carlos (São Paulo, Brazil) based on samples from 27 deep boreholes. The groundwater exploration occurs mainly from GAS. However, it is also possible to verify the presence of the Botucatu, Piramboia, Serra Geral, Itaqueri, Adamantina, and Cenozoic sediments. Although little mineralized, there is a large ionic variability in the groundwater composition, also evidenced by spatial distribution of the electrical conductivity in the research area. These results explain four hydrochemical water types: mixed bicarbonate; calcium bicarbonate; sodium bicarbonate; and sodium fluoride, in decreasing order of representativeness. The concentration of ions in groundwater reflects the geological heterogeneity, through mineral dissolution and possible groundwater mixing. A Principal Component Analysis demonstrated that 62.7% of the total sample set variability is explained by two main factors. The first one represents 38.7% of the variability; mainly attributed to ions from minerals dissolution (HCO3−, Ca2+, Na+, Mg2+) and parameters related to this process (pH and electrical conductivity). The second group showed 24.0% of the total variability, which may be associated with anthropic activities origins, such as the presence of Cl−, N-NO3−, SO42-, F−, and K+.

RESUMO Este trabalho visa avaliar a pegada hídrica (PH) das culturas temporárias produzidas no munícipio de São Carlos/SP, no período entre 2004 e 2017. O cálculo da pegada hídrica foi desenvolvido seguindo a metodologia da Water Footprint Newtwork (WFN) e o modelo CROPWAT. Os resultados foram comparados com as médias mundiais e outros estudos que analisaram as mesmas culturas. Foram aplicados alguns testes estatísticos para verificar o comportamento dos dados ao longo do tempo e calculou-se os coeficientes de correlação entre as componentes de pegada hídrica e as produtividades de cada cultura. Os resultados indicam baixos valores de PH total para a cana-de-açúcar (valor médio total de 166.2 m3 ton-1) e tomate (valor médio total de 97.2 m3 ton-1), enquanto arroz (valor médio total de 5212.4 m3 ton-1) e amendoim (valor médio total de 3865.8 m3 ton-1) apresentam valores elevados. Em geral, os componentes da PH não seguem uma tendência monotônica; uma distribuição normal dos dados pode ser assumida ao longo dos anos; e existe uma diferença estatisticamente significante entre quando comparando os resultados calculados e os valores médios globais. Tais resultados ratificam a importância da realização de estudos locais de pegada hídrica, especialmente no Brasil, considerando sua importância no mercado agrícola global e o respectivo uso da água para tal fim.

ABSTRACT This paper aims to evaluate the water footprint (WF) of temporary crops produced in the municipality of São Carlos, Brazil, between 2004 and 2017. The WF calculation was developed following the Water Footprint Network approach (WFN) and using CROPWAT model. The results were compared with the world averages and other studies that analyzed the same crops. We applied statistical tests to verify data behavior over the years and calculated correlation coefficients between WF components and crop yields. The results indicated low values of total WF for sugarcane (total average of 166.2 m3 ton-1) and tomato (total average of 97.2 m3 ton-1), while rice (total average of 5212.4 m3 ton-1) and groundnut (total average of 3865.8 m3 ton-1) showed the opposite. In general, WF components do not follow a monotonic trend, a normal distribution can be assumed and there is a statistically significant difference when comparing our findings with global mean values. These results ratify the importance of local WF studies, especially in Brazil, considering its importance in global agricultural market and the respective use of water resources.

RESUMO Os eventos de escassez hídrica observados nos últimos anos e o aumento populacional no Estado de São Paulo têm conduzido à maior explotação de água subterrânea do Sistema Aquífero Guarani (SAG) para abastecimento público. Somente no município de Bauru/SP, está previsto um aumento da vazão de água extraída deste Aquífero de 3699 m3/h (2014) para 4465 m3/h (2034). Entretanto, a superexplotação em longo prazo do Aquífero pode comprometer a quantidade de água disponível. O Método dos Elementos Analíticos foi utilizado para a modelagem do escoamento em regime permanente, considerando o escoamento regional, a extração de água por poços em Bauru/SP e os principais condicionantes geológicos locais. Observou-se que o gradiente hidráulico do SAG na cidade de Bauru era de aproximadamente 0,82 m/km. O rebaixamento potenciométrico no SAG em Bauru foi estimado em 50 m desde o início da explotação de água por poços. O rebaixamento estimado para as cidades vizinhas sob o cenário de extração de água do SAG em 2014, com relação ao cenário inicial (sem poços), é superior a 15 m em Piratininga e Agudos e inferior a 10 m nas cidades mais afastadas. Espera-se que o rebaixamento adicional devido ao cenário de 2034 com relação ao cenário de 2014 seja de até 15 m ao norte da cidade de Bauru, onde os novos poços estão sendo perfurados.

ABSTRACT The recent drought events and the population growth in São Paulo State (Brazil) have caused many municipalities to increase the groundwater exploitation of the Guarani Aquifer System (GAS) for the public water supply. In Bauru City/SP, the extraction of water from this Aquifer is expected to increase from 3699 m3/h (2014) to 4465 m3/h (2034). However, its long-term overexploitation may compromise the amount of available groundwater. The Analytic Element Method was used for groundwater flow modeling at steady-state, which includes the regional flow, the water withdrawal from wells and the main local geological conditions. The hydraulic gradient 0.82 m/km was estimated in the GAS in Bauru City. The potentiometric drawdown in the GAS in Bauru was estimated as 50 m since the beginning of the groundwater exploitation. The drawdown for the groundwater pumping scenario in 2014 is higher than 15 m in Piratininga and Agudos and lower than 10 m in further cities. The expected drawdown for the scenario of 2034 can reach 15 m in comparison with the scenario of 2014, in the North of Bauru City, where the future wells will be located.

RESUMO Devido principalmente à dificuldade em medir diretamente a interceptação pela serrapilheira, muitos trabalhos empíricos sobre balanço hídrico em florestas têm desconsiderado essa componente. A fim de avaliar a magnitude da interceptação pela serrapilheira em uma área de Cerrado sensu stricto, foi realizada uma estimativa do volume interceptado a partir de equações de dois parâmetros da serrapilheira (Cmax e Cmin), obtidas a partir de ensaios em laboratório, e do monitoramento da quantidade de serrapilheira. As estimativas obtidas de interceptação pela serrapilheira para os anos de 2015 e 2016 foram comparadas com os valores calculados de evapotranspiração e de precipitação interna da área de estudo. O volume total interceptado pela serrapilheira correspondeu em média a 13,4% da precipitação interna e 8,5% da precipitação total. Em relação à evapotranspiração total anual, a evaporação do volume interceptado pela serrapilheira correspondeu em média a 10,3% (122 mm) desse total. A interceptação da serrapilheira para áreas como as de Cerrado sensu stricto pode ter impacto significativo no balanço hídrico. Isso evidencia a necessidade de medições diretas da interceptação pela serrapilheira, possibilitando determinações mais precisas da partição da precipitação nessas áreas florestais.

ABSTRACT Mainly due to the difficulty of directly measuring forest litter interception, many empirical studies on water balance in forests have disregarded this component. In order to assess the magnitude of forest litter interception in an area of the Cerrado s.s. , an estimate of the intercepted volume was made based on equations from two forest litter parameters (Cmax and Cmin) obtained from laboratory assays and monitoring the forest litter quantity. The estimates obtained from the litter interception for 2015 and 2016 were compared with the calculated values of evapotranspiration and internal precipitation of the study area. The total volume of litter interception corresponded on average to 13.4% of the internal precipitation and 8.5% of the total rainfall. Regarding the total annual evapotranspiration, the evaporation from the forest litter interception volume corresponded on average to 10.3% (122 mm) of this total. Forest litter interception for areas such as the Cerrado sensu stricto can have a significant impact on the water balance. This shows the need for directly measuring the forest litter interception, providing more accurate determinations of the rainfall partitioning in these forest areas.

ABSTRACT Water availability restrictions are already a reality in several countries. This issue is likely to worsen due to climate change, predicted for the upcoming decades. This study aims to estimate the impacts of climate change on groundwater system in the Guarani Aquifer outcrop zone. Global Climate Models (GCM) outputs were used as inputs to a water balance model, which produced recharge estimates for the groundwater model. Recharge was estimated across different land use types considering a control period from 2004 to 2014, and a future period from 2081 to 2099. Major changes in monthly rainfall means are expected to take place in dry seasons. Most of the analysed scenarios predict increase of more than 2 ºC in monthly mean temperatures. Comparing the control and future runs, our results showed a mean recharge change among scenarios that ranged from ~-80 to ~+60%, depending on the land use type. As a result of such decrease in recharge rates, the response given by the groundwater model indicates a lowering of the water table under most scenarios.

RESUMO: A gestão de recursos hídricos no Brasil é prejudicada pela carência de informações hidrológicas, que pode ser suprida pelos modelos hidrológicos que simulam o comportamento das bacias hidrográficas. Entretanto, muitos modelos não geram bons resultados quando executados fora da área de estudo onde foram criados. Por isso, devido à sua adaptabilidade, o modelo J2000 inserido no framework Jena Adaptable Modelling System (JAMS) foi avaliado para simulação de duas bacias hidrográficas inseridas na zona de afloramento do Sistema Aquífero Guarani, a Bacia Hidrográfica do Ribeirão da Onça (BRO) e a Microbacia do Córrego Cavalheiro (BCC), nos municípios de Brotas e Analândia, respectivamente, no estado de São Paulo. O framework JAMS apresentou-se como um sistema simplificado para uso, flexível diante das adaptações necessárias para compatibilização com as características climatológicas e hidrológicas das áreas de estudo. O modelo J2000 mostrou-se eficiente na predição da resposta hidrológica das bacias hidrográficas, apresentando um coeficiente de Nash-Sutcliffe (NSE) de 0,76 e 0,81, para os períodos de calibração e validação da BRO; e 0,76 e 0,56, para os períodos de calibração e validação da BCC, respectivamente. O erro absoluto, calculado pelo valor da raiz do erro quadrático médio, foi considerado baixo por apresentar valores de 0,14 e 0,18 m³.s-1 para os períodos de calibração e validação da BRO; e 0,02 e 0,03 m³s-1 para os períodos de calibração e validação da BCC, respectivamente. Portanto, o J2000/JAMS mostrou-se como um candidato potencial para modelagem hidrológica de bacias hidrográficas do estado de São Paulo, podendo ser utilizado para estudos sobre as relações entre a localização do uso do solo na bacia hidrográfica e a geração de escoamento.

ABSTRACT: The water resources management in Brazil is affected by the lack of hydrological information, which can be filled by hydrological models that simulate the behavior of watersheds. However, it was noticed that many models do not generate good results when performed outside of the study area where they were created. Therefore, due to its adaptability, the J2000 model linked into the Jena Adaptable Modelling System (JAMS) framework was evaluated for simulating two basins at the outcrop zone of the Guarani Aquifer System, the Ribeirão da Onça watershed (BRO) and the Córrego Cavalheiro watershed (BCC), located at Brotas and Analândia cities, respectively, in the state of São Paulo, Brazil. The JAMS framework was presented as a flexible and easy to use system, admitting all the necessary adaptations for compliance with the climatological and hydrological characteristics of the study areas. The J2000 model proved to be effective in predicting the hydrological response of watersheds, with a Nash-Sutcliffe coefficient of 0.76 and 0.81, for periods of calibration and validation of the BRO; and 0.76 and 0.56, for periods of calibration and validation of the BCC, respectively. The absolute error, calculated with the root of mean square error value, was considered low by the present values of 0.14 and 0.18 m³.s- 1, for periods of calibration and validation of the BRO; and 0.02 and 0.03 m³.s- 1, for periods of calibration and validation of the BCC, respectively. Therefore, the J2000/JAMS showed up as a potential candidate for hydrological modeling of watersheds in São Paulo, and may be used for studies on the relationship between the location of land use in the watershed and the generation flow.

C. Youlton, A. P. Bragion, and E. Wendland. 2016. Experimental evaluation of sediment yield in the first year after replacement of pastures by sugarcane. Cien. Inv. Agr. 43(3): 374383. Sugarcane cultivation has expanded in south-eastern Brazil in the last decade, mainly for biofuel (ethanol) production. This expansion has occurred on land that was originally covered with pasture and used for livestock production. The purpose of this study is to experimentally determine the impact on runoff and erosion produced by replacing pasture with sugarcane. Runoff plots of 100 m² were established at a farm in Itirapina, Sao Paulo (SP), Brazil, on a hill with a 9% slope and sandy soil. An 18-year-old pasture and a new sugarcane plantation were studied. The degrees of runoff and erosion were determined after each rain event for the first year of cultivation. From 1,459 mm of annual rainfall, the pasture had lower runoff than the sugarcane cover (40.5 vs 56.1 mm, respectively). Soil erosion under pasture was lower than sugarcane, where the highest values were recorded at the beginning of the rainy season, just after cane planting. In the first year, the results indicate an increase in soil loss of almost 500% for sugarcane compared to pasture, from 0.58 to 2.58 Mg ha-1 year-1 under our experimental conditions. Overall, changing land cover from pasture to sugarcane increases soil erosion.

C. Youlton, A. P. Bragion y E. Wendland. 2016. Evaluación experimental de la producción de sedimentos durante el primer año después del reemplazo de pradera por caña de azúcar. Cien. Inv. Agr. 374-383. El cultivo de caña de azúcar se convirtió en el cultivo de mayor expansión durante los últimos años en el sudeste de Brasil, ya que se utiliza como materia prima para la producción de biocombustible (etanol). En el estado de Sao Paulo, la expansión ocurre principalmente en áreas que eran ocupadas por praderas. La sustitución tiene impactos sobre la escorrentía y la erosión de suelos debido a los cambios en la cobertura y las prácticas agrícolas. El objetivo del presente estudio es cuantificar experimentalmente el impacto en la escorrentía y erosión de suelos causado por la sustitución de pradera por caña de azúcar. Se construyeron parcelas de escorrentía (100 m²) en una hacienda del municipio de Itirapina-SP, sobre una ladera con 9% de pendiente y suelo arenoso. Una pradera con pastos sembrados hace más de 18 años y una plantación nueva de caña de azúcar fueron evaluados, con tres repeticiones para cada cobertura. La escorrentía y erosión de suelos fueron medidas después de cada evento de lluvia durante el primer año desde la plantación de caña de azúcar. Se registraron 1.459 mm de precipitaciones, donde pradera presentó menos escorrentía que caña de azúcar (40,5 vs 56,1 mm respectivamente). La erosión en pradera fue mínima comparada con caña de azúcar, alcanzando los mayores valores en el inicio de la temporada lluviosa, justo después de la plantación. Los resultados indican una pérdida de suelo de 0,58 Mg ha-1 año-1 en pradera a 2,58 Mg ha-1 año-1 en caña de azúcar. El cambio de cobertura desde pradera a caña de azúcar aumenta la erosión de suelo.

RESUMO A sensibilidade de um sistema hidrológico e sua capacidade de recuperação após períodos de estiagem são questões determinantes para estimar o impacto potencial de secas. A quantificação dos tempos de resposta (TR) de componentes desse sistema em relação às secas possibilita antecipar futuros impactos. Neste contexto, o presente trabalho propõe a utilização de métodos estatísticos não-paramétricos para estimar TR entre mudanças meteorológicas, medidas por meio do índice de precipitação padronizado (SPI), e respectivas alterações no sistema hidrológico, medidas por meio de séries de vazão (Q) e de armazenamento em reservatórios. Para o desenvolvimento deste trabalho, foram estimados os pontos de mudanças das séries temporais de (i) SPI e volume de armazenamento mensal equivalente de 32 reservatórios da bacia do Rio Paraná; e de (ii) SPI, vazão e volume de armazenamento no reservatório da usina hidrelétrica de Furnas. Com base nas respostas dos métodos empregados, o TR para o caso (i) varia de 0 a 6 meses, enquanto que, para o caso (ii), os resultados indicam que mudanças significativas na vazão devido a mudanças na precipitação ocorrem em menos de 1 mês. Os resultados também mostram que os fatores antropogênicos (operação dos reservatórios) contribuíram menos para depleção dos reservatórios na seca de 2014 do que em 2000/2001. Este trabalho reforça a importância da otimização na operação de reservatórios visando o melhor equilíbrio entre fatores naturais e antropogênicos como estratégia de combate aos efeitos das secas.

ABSTRACT Hydrological system’s sensibility and resilience to dry periods are crucial for estimating the potential impacts of droughts. Quantifying response times (RT) of this system’s components relative to droughts allows one to develop a predictive understanding of future impacts. In this context, this study proposes the use of non-parametric statistical methods to estimate RT between meteorological shifts, given by the Standardized Precipitation Index (SPI), and the respective changes in the hydrological system, measured by river discharge (Q) and reservoir storage time series. Change point (CP) analyses were applied to time series of (i) SPI and accumulated storage relative to 32 reservoirs within the Paraná basin; and (ii) SPI, Q and reservoir storage relative to Furnas hydroelectric power plant. Based on the responses from CP analyses, RT in case (i) varied from 0 – 6 months, whereas, in case (ii), results indicate that significant changes in Q occurred in the same month of changes in rainfall. Results also suggest a minor role of anthropogenic factors (dam operation) compared to natural forcing in reservoir depletion during the 2014 drought than that in 2000/2001. This study reinforces the importance of an optimized reservoir management, considering the balance between anthropogenic and natural forcing as a strategy to combat droughts impacts.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi elaborar um novo mapa de erosividade da chuva para o Brasil, utilizando séries pluviométricas superiores a 20 anos, e analisar a distribuição espacial dos valores de erosividade. Dados de chuvas de 1.521 estações foram aplicados a 75 equações de regressão que relacionam a precipitação média anual (P) e o coeficiente de chuvas (Rc) com o índice de erosividade (EI30). Os valores de erosividade para os locais não amostrados foram obtidos por interpolação, com uso do método de krigagem ordinária. Os índices mais elevados foram observados entre novembro e fevereiro. Os resultados consistem de interpolações que apresentam desempenho satisfatório para a estimativa da distribuição espacial da erosividade média anual das chuvas e do EI30, ao longo dos meses do ano. Assim, estes mapas podem auxiliar no planejamento da conservação do solo e da água, a partir do delineamento das regiões e das épocas do ano mais críticas quanto à erosividade da chuva.

Abstract: The objective of this work was to develop a new rainfall erosivity map for Brazil, using rainfall time series longer than 20 years, and to analyze the spatial distribution of erosivity values. Rainfall data from 1,521 rain gauges were applied to 75 regression equations that relate the mean annual precipitation (P) and the rainfall coefficient (Rc) with the rainfall erosivity index (EI30). Rainfall erosivity values for ungauged regions were obtained by interpolation using the ordinary kriging method. The highest indices were observed between November and February. The results are interpolations that show satisfactory performance for estimating the spatial distribution of the mean annual rainfall erosivity and the EI30 during the months of the year. Therefore, those maps can help on soil and water conservation planning, considering the design of those areas and periods of the year that are considered more critical for rainfall erosivity in Brazil.

RESUMO A baixa confiabilidade da quantificação da evaporação nos reservatórios desafia a gestão de recursos hídricos, principalmente em situações de escassez. A evaporação medida em tanques enterrados (evaporímetro de 20 m2) se aproxima à de lagos, porém existem poucos estudos no Brasil utilizando longas séries de dados com este tipo de tanque. Objetivou-se, neste trabalho, avaliar a estimativa de evaporação de superfície livre pelo método de Penman (1948) e outros cinco modelos (empíricos) em comparação com valores observados em um tanque de 20 m2 durante dez anos. A relação anual entre a precipitação e a evaporação medida foi igual a 1,0, apresentando variações em anos secos (0,7) e chuvosos (1,3). Dentre os métodos de estimativa avaliados o método de Linacre (1993) apresenta o melhor desempenho enquanto o método de Camargo et al. (1999) apresenta desempenho muito bom e utiliza a temperatura do ar como variável de entrada sendo alternativa eficaz na ausência de dados.

ABSTRACT The low reliability of evaporation estimates in reservoirs challenges the management of water resources, especially when drought occurs. The evaporation rates measured in buried tanks (20 m2 evaporimeters) are close to that of lakes. However, there are few studies in Brazil using long data sets with this type of tank. In this context, this study aimed to evaluate evaporation estimates of free water surface using the method of Penman (1948) and other five empirical equations in comparison with data from a 20 m2 tank observed during 10 years. The annual relationship between rainfall and evaporation was 1.0, showing variations in dry years (0.7) and rainy years (1.3). Among all evaluated methods, Linacre (1993) shows the best performance. Camargo et al. (1999) has very good estimates using air temperature as input variable and is a simple and reliable alternative when data are missing.